Астрономы увидели первые часы жизни сверхновой

Сверхновая 1987 года в Большом Магеллановом Облаке — представитель сверхновых II типа

NASA

Международная группа астрономов получила рекордно ранние спектры сверхновой в первые моменты после вспышки — всего спустя 6 часов после ее взрыва. На основании новых данных ученые подтвердили, что по меньшей мере за несколько сотен дней до взрыва массивные красные гиганты значительно увеличивают темпы выбросов массы в окружающее пространство. Наблюдения позволяют уточнить существующие модели взрывов подобных сверхновых. Исследование опубликовано в журнале Nature Physics.

Сверхновыми называют объекты, увеличивающие свою светимость в десятки тысяч раз всего за несколько дней. Существует несколько причин для подобных сверхмасштабных явлений: коллапс звезды с массой в восемь-десять раз большей, чем у Солнца или взрыв белого карлика в двойной системе. Чаще всего предшественниками сверхновой становятся массивные красные гиганты — такие объекты называют сверхновыми II типа. Их эволюция после взрыва описана достаточно хорошо благодаря системам автоматизированного слежения за небом — ежегодно открываются десятки новых вспышек. Тем не менее, процессы, протекающие во время и непосредственно перед вспышкой, изучены гораздо хуже из-за малой статистической выборки — как правило между вспышкой и обнаружением сверхновой проходит несколько дней.

6 октября 2013 года автоматизированная станция слежения Паломарской обсерватории обнаружила в галактике NGC 7610 (166 миллионов световых лет от Земли) новый источник света, обозначенный как iPTF 13dqy. Информация об этом была передана в ряд других автоматизированных обсерваторий и по нескольким независимым наблюдениям астрономы выяснили, что этот объект представляет собой сверхновую II типа. Экстраполяция кривой яркости показала, что он был обнаружен всего спустя три часа с момента взрыва.

Первый оптический спектр свечения объекта был получен обсерваторией Кека спустя шесть часов с момента взрыва. Вслед за ней ряд обсерваторий, в том числе и космических провели детальные наблюдения за объектом в инфракрасном, ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. Анализ оптических спектров позволил ученым исследовать не только распространяющуюся взрывную волну сверхновой, но и ближайшее окружение звезды.

Оптическое излучение сверхновой связано не только с огромными температурами, развивающимися в процессе коллапса, но и с процессами ионизации в среде и возбуждения атомов газа. К примеру, огромная скорость газа в фронте ударной волны приводит к доплеровскому смещению частоты излучения атома водорода и телескоп вместо узкой полосы испускания «видит» широкий пик. Из его ширины астрономы определили скорость волны — около 100 километров в секунду.

Более того, в первых оптических спектрах астрономы заметили большое количество полос, связанных с тяжелыми ионизированными газами — кислородом и азотом. Спустя пять дней это излучение практически полностью пропало. Такое поведение указывает на то, что вокруг звезды в момент взрыва находилось большое количество газа, вероятно, сброшенного ей до взрыва. По оценкам астрономов, газовый диск простирается вплоть до расстояний, в пять раз превышающих радиус орбиты Нептуна. Ученые считают, что вещество активно исторгалось звездой по меньшей мере на протяжении 500 дней до взрыва. Суммарная масса выброшенного газа может достигать одной тысячной от всей массы звезды.

Подобные газовые оболочки ранее были предсказаны лишь теоретически.  Открытие астрономами газовой оболочки, сброшенной сверхгигантом, может относиться к примерно половине от всех наблюдаемых сверхновых.

Ранее в 2016 году международная группа астрономов под руководством Питера Гарнавича (Университет Нотр Дам в Индиане) обнаружила в данных «Кеплера» свидетельства двух вспышек сверхновой, наблюдавшихся телескопом с момента взрыва. Космический телескоп застал момент первичной вспышки, когда ударная волна достигла поверхности сверхгиганта. Как и iPTF 13dqy, эти сверхновые относятся к II типу.

Владимир Королёв

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.